Retour Énergétique et Développement Durable (2/2)

1 – Application pratique

Nous avons vu dans l’article précédent que seule une stratégie de croissance modérée du parc d’énergies renouvelables est compatible avec une décroissance des énergies endogènes (fossiles et nucléaires).

L’objectif, ici, est d’illustrer cela sur la situation énergétique mondiale, actuelle et dans un futur proche (2030), en cohérence avec les accords de Paris sur le climat. Nous y transposerons les objectifs affichés par le gouvernement français d’atteindre 32 % des besoins mondiaux couverts par des énergies renouvelables en 2030.

Données mondiales de la production énergétique

En 2016, la production mondiale d’énergie était de 14,4 Gtep (Giga tonnes d’équivalents pétrole), dont 11,9 Gtep pour les énergies endogènes (fossiles et nucléaires) et 2,53 Gtep pour les énergies renouvelables, soit respectivement 82,4 % et 17,6 %.

Parmi les énergies renouvelables la biomasse et l’hydroélectrique représentaient l’essentiel avec 2,23 Gtep, soit 15,5 % de la production totale. Le photovoltaïque et l’éolien représentent 0,3 Gtep, soit 2,1 %.

En 2030, la demande énergétique mondiale prévisible aura crû d’environ 12 %, soit une production totale attendue de 16,1 Gtep.

N. B. Pour plus de clarté nous considérerons la participation des biocarburants ou des barrages hydroélectriques constante tout au long de cette période.

Le tableau ci-dessous récapitule les données de l’évolution souhaitée du parc énergétique mondial.

Hypothèses d’évaluation

La littérature donne des fourchettes assez larges sur les retours énergétiques, sans toujours préciser le mode de calcul de ceux-ci. Ceci est toutefois secondaire dans un objectif qualitatif (comparaison des retours énergétiques et non le choix d’une technologie).

Pour l’éolien la fourchette varie de 4 à 9 mois (en fonction inverse de la taille des éoliennes), tandis que pour le photovoltaïque, la fourchette est de 2 à 5 ans.

Pour l’étude nous avons arbitrairement choisi un retour énergétique de 1 an pour l’éolien et de 3 ans pour le photovoltaïque.

2 – Trois scénarios de croissance

Nous évaluerons successivement l’impact d’une croissance conjuguée du parc éolien et du parc photovoltaïque, puis celui d’un développement exclusif de chacun des deux parcs, pour atteindre les objectifs en 2030.

La lecture des graphiques de gauche à droite situe le niveau de production de chacune des familles technologique : en 2016 ; les objectifs pour 2030 (colonne grisée) ; la situation effective due à l’impact des retours énergétiques des technologies développées. Et tout à fait à droite figure l’écart avec les objectifs.

A – Croissance conjuguée des parcs photovoltaïques et éoliens

L’atteinte d’une capacité de production de l’ordre de 3 Gtep nécessite de décupler la capacité de chacun des deux parcs.

Pour l’éolien [avec un RE = 1 an], la capacité nominale du parc passe de 0,2 à 2,2 Gtep, mais sa contribution effective au réseau n’est que de 1,53 Gtep.

Pour le photovoltaïque [avec un RE = 3 ans], la capacité nominale du parc passe de 0,08 à 0,8 Gtep, mais sa contribution effective au réseau n’est que de 0,3 Gtep.

La courbe en vert représente la contribution totale des énergies renouvelables (éolien + photovoltaïque) et de la part des EnR classiques (biomasse et hydroélectrique) gardée constante pour 2,5 Gtep.
L’on constate un déficit effectif de 1,2 Gtep qu’il faut compenser par les énergies endogènes (en rouge) pour répondre à la demande mondiale (courbe en gris foncé). Ainsi l’objectif de décroissance de la part des énergies endogènes de 0,9 Gtep se traduit par une augmentation de 0,2 Gtep…

B – Croissance centrée sur le parc photovoltaïque

Dans cette hypothèse le parc éolien demeure à son niveau de 2016, avec une contribution de 0,2 Gtep.

La capacité nominale du parc photovoltaïque est ainsi portée de 0,08 à 2,7 Gtep (x 36).

Toutefois, sa contribution effective au réseau en 2030 ne serait que de 0,3 Gtep.

Le déficit de 2,5 Gtep est dû à l’énergie grise investie dans la croissance du parc, trop rapide par rapport à la valeur du retour énergétique [RE = 3 ans, dans notre exemple].

Cela se traduit par une forte croissance des énergies endogènes (+ 1,6 Gtep) au lieu de la décroissance attendue (- 0,9 Gtep)…

C – Croissance centrée sur le parc éolien

Dans cette hypothèse le parc photovoltaïque demeure à son niveau de 2016, avec une contribution de 0,08 Gtep.

Le développement du parc éolien est doublé par rapport à la première hypothèse (x 21).

La capacité nominale du parc éolien est ainsi portée de 0,2 à 4,6 Gtep (point bleu) pour une contribution effective au réseau n’est que de 2,9 Gtep, conforme à notre objectif pour 2030.

La production totale effective des EnR est bien de 32 % (courbe verte).

La décroissance de la part des énergies endogènes est confirmée (courbe rouge).


3 – Discussion

Si l’on se place en 2031, la contribution effective au réseau correspondra à la capacité nominale des parcs installés…

Toutefois, cela suppose de figer les parcs d’énergies renouvelables en l’état. Or, on doit aller bien au-delà des 32 % d’énergies renouvelables si l’on veut sortir de la crise climatique.


4 – Conclusion

La valeur des Retours Énergétiques des technologies développées a un impact primordial sur la transition vers les énergies renouvelables.

Il est donc essentiel de privilégier les technologies qui présentent les Retours Énergétiques les plus courts et de s’assurer de maintenir des taux de croissance compatibles avec les valeurs des Retours Énergétiques moins favorables.

Références :
http://www.enr.fr/editorial/65/Les-enjeux-pour-la-France
https://fr.wikipedia.org/wiki/Ressources_et_consommation_énergétiques_mondiales
http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/avis-ademe-eolien-08112013.pdf
https://eolienne.f4jr.org/energie_grise_d_une_eolienne
http://tdelarochelambert.blog.lemonde.fr/2013/02/24/energie-eolienne-une-analyse-du-cycle-de-vie-performante/
http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/avis-ademe-eolien-08112013.pdf
https://eolienne.f4jr.org/energie_grise_d_une_eolienne
http://tdelarochelambert.blog.lemonde.fr/2013/02/24/energie-eolienne-une-analyse-du-cycle-de-vie-performante/
http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/avis-ademe-sur-solaire-photovoltaique-2013.pdf
http://www.photovoltaique.info/Temps-de-retour-energetique.html
(Climat & Avenir : 1er mars 2018)
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Une réponse à Retour Énergétique et Développement Durable (2/2)

  1. Erik dit :

    Il serait quand même intéressant de savoir comment est calculé ces retours énergétiques. Est-ce que tout est réellement pris en compte comme la fabrication, le transport des matières premières, etc…

    On s’est polarisé dans la recherche de l’efficacité avec des éoliennes toujours plus grandes. Leur réalisation est quelque peu high-tech avec force fibre de carbone qui souvent font un demi tour du monde avant d’être mise en œuvre…
    As t’on des données sur le retour énergétique en fonction de la taille de l’éolienne?
    Quel serait par exemple le retour énergétique avec une technologie différente plus basique mais faisant appel à des fibres naturelles disponibles en circuit court?
    Sans revenir aux moulins à vent, il y avait dans les années 80 des éoliennes réalisées en bois époxy. Pour un habitat autonome, ce serait une piste avec une éolienne de taille modérée.

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